CN110593084A - 复合材料桥梁防撞设施及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

复合材料桥梁防撞设施，其特征包括：玻璃纤维增强复合材料，外层格构腹板增强泡沫夹芯，轻质摩擦颗粒材料和内层格构腹板增强泡沫夹芯构成，所述外层格构腹板增强泡沫夹芯，轻质摩擦颗粒材料和内层格构腹板增强泡沫夹芯均被玻璃纤维增强复合材料包裹在里面，所述复合材料桥梁防撞设施制作成左右对称结构，所述玻璃纤维增强复合材料接口处对称设置有连接孔，所述连接孔为贯穿孔，所述复合材料桥梁防撞设施接口处通过连接卡扣穿过连接孔，所述连接卡扣上端设有螺栓孔，所述螺栓孔内穿过螺栓并用螺母锁紧，在所述连接卡扣中间的螺栓上套设有套筒。

Description

复合材料桥梁防撞设施及其制作方法
技术领域
本发明属于桥梁防撞设施技术领域，具体涉及复合材料桥梁防撞设施及其制作方法。
背景技术
虽然桥梁本体设计时一般要求能够承载一定的冲击，但若桥梁不设防撞装置,则船舶与桥梁碰撞时将直接与桥墩接触,由于二者的刚度均较大，不能通过变形吸收能量，会对桥墩产生极大的撞击力，极易造成船毁桥塌事故，为桥梁设计合适的防撞护舷装置，通过吸收撞击能量降低船舶对桥墩的撞击力，对于船舶和桥梁的安全有非常重要的现实意义，然而传统的桥梁防撞设施多采用钢制金属材料或橡胶材料，这种防撞设施易碎，不能吸收较大的撞击能量。
综上所述，因此发明复合材料桥梁防撞设施，以此来消除上述存在的问题，是具有很现实的意义，也是完全有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供复合材料桥梁防撞设施及其制作方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
复合材料桥梁防撞设施，其特征包括：玻璃纤维增强复合材料(1)，外层格构腹板增强泡沫夹芯(2)，轻质摩擦颗粒材料(3)和内层格构腹板增强泡沫夹芯(4)构成，所述外层格构腹板增强泡沫夹芯(2)，轻质摩擦颗粒材料(3)和内层格构腹板增强泡沫夹芯(4)均被玻璃纤维增强复合材料(1)包裹在里面，所述复合材料桥梁防撞设施制作成左右对称结构。
优选的，所述玻璃纤维增强复合材料(1)接口处对称设置有连接孔(1-1)，所述连接孔(1-1)为贯穿孔，所述复合材料桥梁防撞设施接口处通过连接卡扣(6)穿过连接孔(1-1)，所述连接卡扣(6)上端设有螺栓孔(6-1)，所述螺栓孔(6-1)内穿过螺栓(7)并用螺母锁紧，在所述连接卡扣(6)中间的螺栓(7)上套设有套筒(8)。
优选的，所述复合材料为玻璃纤维增强复合材料(1)，所述玻璃纤维增强复合材料(1)包括第一组份和第二组份，所述第一组份由二氧化硅，三氧化二铝，氧化钙，氧化镁，三氧化二硼，氧化钠，三氧化二铁，二氧化钛，氟构成，所述第二组份由低密度聚乙烯，3,5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸单一脂，受阻酚抗氧化剂，氢氧化铝，聚乙烯蜡，硅烷偶联剂，邻苯二甲酸二辛酯，乙氧基化脂肪族烷基胺构成。
优选的，所述第一组份按如下质量百分比组成，二氧化硅53-55％，三氧化二铝13-16％，氧化钙16-23％，氧化镁0-5％，三氧化二硼0-10％，氧化钠0.1-2％，三氧化二铁0.1-0.5％，二氧化钛0.1-2.5％，氟0-1％。
优选的，所述第二组份按如下质量百分比组成，低密度聚乙烯10-30％，3,5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸单一脂15-20％，受阻酚抗氧化剂1-3％，氢氧化铝25-65％，聚乙烯蜡1-3％，硅烷偶联剂0.5-2％，邻苯二甲酸二辛酯0.1-1％，乙氧基化脂肪族烷基胺0.1-5％。
优选的，所述第一组份按如下质量百分比组成，二氧化硅50％，三氧化二铝15％，氧化钙20％，氧化镁1％，三氧化二硼10％，氧化钠1％，三氧化二铁0.5％，二氧化钛2％，氟0.5％。
优选的，所述第二组份按如下质量百分比组成，低密度聚乙烯30％，3,5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸单一脂20％，受阻酚抗氧化剂2％，氢氧化铝40％，聚乙烯蜡2％，硅烷偶联剂2％，邻苯二甲酸二辛酯1％，乙氧基化脂肪族烷基胺3％。
优选的，所述轻质摩擦颗粒材料(3)为泡沫铝，所述外层格构腹板增强泡沫夹芯(2)和内层格构腹板增强泡沫夹芯(4)均为低密度聚氨酯泡沫材料。
复合材料桥梁防撞设施及其制作方法其有益效果如下：
玻璃纤维增强复合材料(1)其具有高强度、高模量，它的单纤维抗拉强度高，可达到1200MPa,其弹性模量很高，为26000MPa,防撞效果非常佳。
泡沫铝和低密度聚氨酯泡沫材料均有吸能作用，这种复合材料桥梁防撞设施具有抗冲击能力强，有效地减少事故的发生，保障了桥梁的安全。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1为本发明提出的复合材料桥梁防撞设施中间截面俯视图。
图2为图1中A-A处截面图。
图3为本发明提出的复合材料桥梁防撞设施左右两侧连接结构示意图。
图4为本发明提出的复合材料桥梁防撞设施中所述的连接卡扣6的正面视图。
图5为本发明提出的复合材料桥梁防撞设施中所述的连接卡扣6的俯视图。
图6为本发明提出的复合材料桥梁防撞设施中所述的连接卡扣6的左视图。
图7为本发明提出的复合材料桥梁防撞设施中所述的连接卡扣6的右视图。
图8为本发明提出的复合材料桥梁防撞设施中所述的套筒(8)的截面示意图。
图9为本发明提出的复合材料桥梁防撞设施中所述的套筒(8)的侧视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的流程图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-9，本发明提供一种技术方案：
复合材料桥梁防撞设施，其特征包括：玻璃纤维增强复合材料1，外层格构腹板增强泡沫夹芯2，轻质摩擦颗粒材料3和内层格构腹板增强泡沫夹芯4构成，所述外层格构腹板增强泡沫夹芯2，轻质摩擦颗粒材料3和内层格构腹板增强泡沫夹芯4均被玻璃纤维增强复合材料1包裹在里面，所述复合材料桥梁防撞设施制作成左右对称结构。
本发明，优选的，所述玻璃纤维增强复合材料1接口处对称设置有连接孔1-1，所述连接孔1-1为贯穿孔，所述复合材料桥梁防撞设施接口处通过连接卡扣6穿过连接孔1-1，所述连接卡扣6上端设有螺栓孔6-1，所述螺栓孔6-1内穿过螺栓7并用螺母锁紧，在所述连接卡扣6中间的螺栓7上套设有套筒8。
本发明，优选的，所述复合材料为玻璃纤维增强复合材料1，所述玻璃纤维增强复合材料1包括第一组份和第二组份，所述第一组份由二氧化硅，三氧化二铝，氧化钙，氧化镁，三氧化二硼，氧化钠，三氧化二铁，二氧化钛，氟构成，所述第二组份由低密度聚乙烯，3,5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸单一脂，受阻酚抗氧化剂，氢氧化铝，聚乙烯蜡，硅烷偶联剂，邻苯二甲酸二辛酯，乙氧基化脂肪族烷基胺构成。
本发明，优选的，所述第一组份按如下质量百分比组成，二氧化硅53-55％，三氧化二铝13-16％，氧化钙16-23％，氧化镁0-5％，三氧化二硼0-10％，氧化钠0.1-2％，三氧化二铁0.1-0.5％，二氧化钛0.1-2.5％，氟0-1％。
本发明，优选的，所述第二组份按如下质量百分比组成，低密度聚乙烯10-30％，3,5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸单一脂15-20％，受阻酚抗氧化剂1-3％，氢氧化铝25-65％，聚乙烯蜡1-3％，硅烷偶联剂0.5-2％，邻苯二甲酸二辛酯0.1-1％，乙氧基化脂肪族烷基胺0.1-5％。
本发明，优选的，所述第一组份按如下质量百分比组成，二氧化硅50％，三氧化二铝15％，氧化钙20％，氧化镁1％，三氧化二硼10％，氧化钠1％，三氧化二铁0.5％，二氧化钛2％，氟0.5％。
本发明，优选的，所述第二组份按如下质量百分比组成，低密度聚乙烯30％，3,5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸单一脂20％，受阻酚抗氧化剂2％，氢氧化铝40％，聚乙烯蜡2％，硅烷偶联剂2％，邻苯二甲酸二辛酯1％，乙氧基化脂肪族烷基胺3％。
本发明，优选的，所述轻质摩擦颗粒材料3为泡沫铝，所述外层格构腹板增强泡沫夹芯2和内层格构腹板增强泡沫夹芯4均为低密度聚氨酯泡沫材料。
本发明的使用过程如下：桥墩5被复合材料桥梁防撞设施包裹在中间，当船只或其他物体撞击桥墩时，桥墩受到复合材料桥梁防撞设施的保护，首先是撞击到玻璃纤维增强复合材料1，其具有抗拉强度高，弹性模量高的特性，当能量足够大时，外围的玻璃纤维增强复合材料1发生变形，使得外层格构腹板增强泡沫夹芯2吸能，当能量足够大时，中间的轻质摩擦颗粒材料3即泡沫铝也能吸收撞击的能量。
该泡沫铝的压缩变形有3个阶段:弹性阶段、屈服阶段和致密化阶段，每一个阶段都能吸收大量的撞击能量。
泡沫铝在压缩过程中的变形是不均匀的,随着应力的增大,变形先从靠近压头一侧开始,逐渐向远离压头的方向传递,体现了非均匀材料塑性变形的一般特征。由于泡沫铝的胞壁包含大量的第二相(主要为氧化物),且有大量的界面,这些都成为滑移的阻力。在受外力加载时，试样靠近动压头一侧的胞壁首先发生滑移塑变,其他部分仍处于弹性变形状态，只有继续增加荷载才能使滑移不断传播下去，因此胞壁的塑性变形随应力的增大逐渐扩展,形成逐层压缩塑形变并吸收大量撞击能量。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.复合材料桥梁防撞设施，其特征包括：玻璃纤维增强复合材料(1)，外层格构腹板增强泡沫夹芯(2)，轻质摩擦颗粒材料(3)和内层格构腹板增强泡沫夹芯(4)构成，所述外层格构腹板增强泡沫夹芯(2)，轻质摩擦颗粒材料(3)和内层格构腹板增强泡沫夹芯(4)均被玻璃纤维增强复合材料(1)包裹在里面，所述复合材料桥梁防撞设施制作成左右对称结构。
2.根据权利要求1所述的复合材料桥梁防撞设施，其特征在于：所述玻璃纤维增强复合材料(1)接口处对称设置有连接孔(1-1)，所述连接孔(1-1)为贯穿孔，所述复合材料桥梁防撞设施接口处通过连接卡扣(6)穿过连接孔(1-1)，所述连接卡扣(6)上端设有螺栓孔(6-1)，所述螺栓孔(6-1)内穿过螺栓(7)并用螺母锁紧，在所述连接卡扣(6)中间的螺栓(7)上套设有套筒(8)。
3.根据权利要求1所述的复合材料桥梁防撞设施，其特征在于：所述复合材料为玻璃纤维增强复合材料(1)，所述玻璃纤维增强复合材料(1)包括第一组份和第二组份，所述第一组份由二氧化硅，三氧化二铝，氧化钙，氧化镁，三氧化二硼，氧化钠，三氧化二铁，二氧化钛，氟构成，所述第二组份由低密度聚乙烯，3,5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸单一脂，受阻酚抗氧化剂，氢氧化铝，聚乙烯蜡，硅烷偶联剂，邻苯二甲酸二辛酯，乙氧基化脂肪族烷基胺构成。
4.根据权利要求3所述的复合材料桥梁防撞设施，其特征在于：所述第一组份按如下质量百分比组成，二氧化硅53-55％，三氧化二铝13-16％，氧化钙16-23％，氧化镁0-5％，三氧化二硼0-10％，氧化钠0.1-2％，三氧化二铁0.1-0.5％，二氧化钛0.1-2.5％，氟0-1％。
5.根据权利要求3所述的复合材料桥梁防撞设施，其特征在于：所述第二组份按如下质量百分比组成，低密度聚乙烯10-30％，3,5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸单一脂15-20％，受阻酚抗氧化剂1-3％，氢氧化铝25-65％，聚乙烯蜡1-3％，硅烷偶联剂0.5-2％，邻苯二甲酸二辛酯0.1-1％，乙氧基化脂肪族烷基胺0.1-5％。
6.根据权利要求4所述的复合材料桥梁防撞设施，其特征在于：所述第一组份按如下质量百分比组成，二氧化硅50％，三氧化二铝15％，氧化钙20％，氧化镁1％，三氧化二硼10％，氧化钠1％，三氧化二铁0.5％，二氧化钛2％，氟0.5％。
7.根据权利要求5所述的复合材料桥梁防撞设施，其特征在于：所述第二组份按如下质量百分比组成，低密度聚乙烯30％，3,5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸单一脂20％，受阻酚抗氧化剂2％，氢氧化铝40％，聚乙烯蜡2％，硅烷偶联剂2％，邻苯二甲酸二辛酯1％，乙氧基化脂肪族烷基胺3％。
8.根据权利要求2所述的复合材料桥梁防撞设施，其特征在于：所述轻质摩擦颗粒材料(3)为泡沫铝，所述外层格构腹板增强泡沫夹芯(2)和内层格构腹板增强泡沫夹芯(4)均为低密度聚氨酯泡沫材料。
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